SMD LED 48-213 Mavi Veri Sayfası - Boyut 2.25x1.45x0.72mm - Gerilim 2.7-3.2V - Güç 95mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

48-213, minyatürleştirme ve yüksek güvenilirlik gerektiren modern elektronik uygulamalar için tasarlanmış kompakt, yüzeye monte (SMD) bir LED'dir. Bu tek renkli mavi LED, tipik tepe dalga boyu 468nm olan ışık üretmek için InGaN çip teknolojisini kullanır. Başlıca avantajları arasında, bacaklı bileşenlere kıyasla önemli ölçüde azaltılmış kapladığı alan, PCB'lerde daha yüksek paketleme yoğunluğu sağlaması, depolama gereksinimlerini azaltması ve nihayetinde daha küçük nihai ürün tasarımlarına katkıda bulunması yer alır. Hafif yapısı, ayrıca taşınabilir ve minyatür uygulamalar için ideal kılar.

1.1 Temel Özellikler ve Uyumluluk

• Paketleme:7 inç çapında makaralar üzerinde 8mm bantta tedarik edilir, standart otomatik pick-and-place ekipmanları ile uyumludur.
• Lehimleme Süreci:Hem kızılötesi (IR) hem de buhar fazı reflow lehimleme süreçleri ile uyumludur.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur (Pb-free), AB RoHS direktifine uygundur ve AB REACH düzenlemelerine uyar.
• Halojensiz:Halojensiz gereksinimlerine uygundur (Brom <900 ppm, Klor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Ters Gerilim (V_R):5V. Ters polarmada bu gerilimin aşılması, jonksiyon bozulmasına neden olabilir.
• Sürekli İleri Akım (I_F):25 mA.
• Tepe İleri Akım (I_FP):100 mA, yalnızca palslı koşullar altında izin verilir (görev döngüsü 1/10 @ 1kHz).
• Güç Dağılımı (P_d):95 mW. Bu, ortam sıcaklığında (T_a) 25°C'de paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum izin verilen güçtür.
• Elektrostatik Deşarj (ESD):İnsan Vücudu Modeline (HBM) göre 150V'ye dayanır. Uygun ESD işleme önlemleri esastır.
• Sıcaklık Aralığı:Çalışma: -40°C ila +85°C; Depolama: -40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı:Reflow profil tepe noktası: Maksimum 260°C, 10 saniye. El lehimlemesi: Terminal başına maksimum 350°C, 3 saniye.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler (T_a=25°C)

Bu parametreler standart koşullar altında (I_F= 5mA) test edilir ve cihazın performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_v):22.5 mcd (Min) ile 57.0 mcd (Max) arasında değişir, tipik tolerans ±11%'dir. Gerçek değer, bin kodu (M2, N1, N2, P1) tarafından belirlenir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):120 derece (tipik). Bu geniş açı, arka aydınlatma ve gösterge uygulamaları için uygun geniş bir yayılım deseni sağlar.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):468 nm (tipik).
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):465 nm ile 475 nm arasında değişir, Z (465-470nm) ve Y (470-475nm) gruplarına ayrılır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):35 nm (tipik), yayılan mavi ışığın spektral saflığını tanımlar.
• İleri Gerilim (V_F):5mA'de 2.7V ile 3.2V arasında değişir, tipik tolerans ±0.05V'dir. Q29'dan Q33'e kadar gruplara ayrılır.
• Ters Akım (I_R):V_R= 5V'de maksimum 50 μA. Not: Cihaz ters gerilim için test edilmiştir ancak ters polarma çalışması için tasarlanmamıştır.

3. Gruplandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler, ana parametrelere göre gruplara ayrılır.

3.1 Baskın Dalga Boyu Gruplandırması

LED'in algılanan rengini tanımlar. İki grup, bir uygulama içinde renk tekdüzeliği sağlar.

Grup Z: 465 nm – 470 nm

Grup Y: 470 nm – 475 nm

3.2 Işık Şiddeti Gruplandırması

LED'leri 5mA'deki ışık çıkışlarına göre sıralar.

M2: 22.5 – 28.5 mcd

N1: 28.5 – 36.0 mcd

N2: 36.0 – 45.0 mcd

P1: 45.0 – 57.0 mcd

3.3 İleri Gerilim Gruplandırması

LED'leri ileri gerilim düşüşlerine göre gruplar, bu akım sınırlayıcı direnç hesaplaması ve güç kaynağı tasarımı için kritiktir.

Q29: 2.7V – 2.8V

Q30: 2.8V – 2.9V

Q31: 2.9V – 3.0V

Q32: 3.0V – 3.1V

Q33: 3.1V – 3.2V

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için hayati önem taşıyan birkaç karakteristik eğri sağlar.

4.1 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Bu doğrusal olmayan ilişki, diz gerilimini aşan küçük bir gerilim artışının büyük bir akım artışına yol açtığını gösterir. Bu, termal kaçak ve cihaz arızasını önlemek için bir seri akım sınırlayıcı direnç veya sabit akım sürücü kullanmanın mutlak gerekliliğini vurgular.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Işık çıkışı, ileri akım ile artar ancak doğrusal değildir. Eğri, tasarımcıların parlaklığı verimlilik ve cihaz ömrü ile dengeleyen bir çalışma noktası seçmelerine yardımcı olur.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

LED ışık çıkışı, jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu eğri, ortam sıcaklığı -40°C'den +100°C'ye çıktıkça bağıl ışık şiddetinin düştüğünü gösterir. Uygulamada tutarlı parlaklığı korumak için etkili termal yönetim çok önemlidir.

4.4 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu, güvenilirlik için en kritik grafiklerden biridir. Ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın azaldığını gösterir. 85°C'de, maksimum jonksiyon sıcaklığını aşmayı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için izin verilen maksimum akım önemli ölçüde azaltılır.

4.5 Spektrum Dağılımı

Dalga boyları boyunca bağıl ışıma gücünü, tipik 35nm bant genişliği ile 468nm civarında merkezlenmiş olarak gösterir. Bu, yayılımın tek renkli mavi doğasını doğrular.

4.6 Işınım Deseni

Işık şiddetinin uzaysal dağılımını gösteren bir polar diyagram, 120° görüş açısını doğrular. Desen tipik olarak Lambertian veya yakın-Lambertian'dır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

48-213, aşağıdaki ana boyutlara (mm cinsinden) sahip kompakt bir SMD paketine sahiptir:

- Uzunluk: 2.25 ±0.20

- Genişlik: 1.45 ±0.10

- Yükseklik: 0.72 ±0.10

- Bacak aralığı: 1.80 (anot ve katot pedleri arasında)

Montaj sırasında doğru polarite yönlendirmesi için paket üzerinde açıkça bir katot işareti belirtilmiştir.

5.2 Önerilen Ped Düzeni

Lehim pedleri için boyutları içeren önerilen bir lehim yatağı deseni (footprint) sağlanmıştır. Veri sayfası açıkça bunun yalnızca referans amaçlı olduğunu ve bireysel PCB tasarım gereksinimlerine, lehim macunu hacmine ve montaj sürecine göre değiştirilmesi gerektiğini belirtir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili (Kurşunsuz)

Ayrıntılı bir sıcaklık profili belirtilmiştir:

- Ön ısıtma: 150–200°C, 60–120 saniye.

- Likidüs üzerinde süre (217°C): 60–150 saniye.

- Tepe Sıcaklık: Maksimum 260°C, maksimum 10 saniye tutulur.

- Isıtma Hızı: 255°C'ye kadar maksimum 3°C/sn, genel maksimum 6°C/sn.

- Soğutma Hızı: Süreç tarafından tanımlanır.

Bu profile uymak çok önemlidir. Aynı cihazda reflow lehimleme ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi kaçınılmazsa:

- Havya ucu sıcaklığı 350°C'den az olmalıdır.

- Terminal başına temas süresi 3 saniyeyi aşmamalıdır.

- Lehim havya gücü 25W'tan az olmalıdır.

- Termal şoku önlemek için her terminal lehimlendikten sonra 2 saniyeden fazla bir aralık bırakılmalıdır.

Veri sayfası, hasarın genellikle el lehimlemesi sırasında meydana geldiği konusunda uyarır.

6.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler, kurutucu ile birlikte neme dayanıklı bariyer torbalarda paketlenmiştir.

- Açmadan önce: ≤30°C ve ≤%90 RH'de depolayın.

- Açtıktan sonra: "Kullanım ömrü", ≤30°C ve ≤%60 RH altında 1 yıldır. Kullanılmayan cihazlar nem geçirmez bir pakette yeniden kapatılmalıdır.

- Kurutucu göstergesi renk değiştirirse veya depolama süresi aşılırsa, bir reflow işleminde kullanılmadan önce bir kurutma işlemi gerekir: 60 ±5°C'de 24 saat.

6.4 Kritik Önlemler

• Akım Sınırlama:Harici bir akım sınırlayıcı direnç ZORUNLUDUR. LED'in üstel I-V karakteristiği, küçük bir gerilim değişikliğinin büyük bir akım değişikliğine neden olduğu anlamına gelir, bu da koruma olmadan anında yanmaya yol açar.
• Mekanik Stres:Lehimleme sırasında veya nihai uygulamada LED gövdesine stres uygulamaktan kaçının. Lehimlemeden sonra PCB'yi bükmeyin.
• Onarım:Lehimleme sonrası onarım kesinlikle tavsiye edilmez. Kesinlikle gerekliyse, termal stresi en aza indirmek için her iki terminali aynı anda ısıtmak için çift uçlu bir lehim havya kullanın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Makara ve Bant Özellikleri

Cihaz, kabartmalı taşıyıcı bantta tedarik edilir:

- Makara Çapı: 7 inç.

- Bant Genişliği: 8mm.

- Makara Başına Miktar: 3000 adet.

Otomatik besleyicilerle uyumluluğu sağlamak için taşıyıcı bant cepleri ve makara için ayrıntılı boyutlar sağlanmıştır.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi birkaç ana tanımlayıcı içerir:

- P/N: Ürün Numarası (örn., 48-213/BHC-ZM2P1QY/3C).

- QTY: Paketleme miktarı.

- CAT: Işık Şiddeti Sınıfı (örn., M2, P1).

- HUE: Renklilik/Baskın Dalga Boyu Sınıfı (örn., Z, Y).

- REF: İleri Gerilim Sınıfı (örn., Q29, Q33).

- LOT No.: İzlenebilirlik parti numarası.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Arka Aydınlatma:Geniş görüş açısı ve kompakt boyutu nedeniyle gösterge paneli göstergeleri, anahtar aydınlatması ve LCD'ler ile semboller için düz arka aydınlatma için idealdir.
• Telekomünikasyon Ekipmanları:Telefonlarda, faks makinelerinde ve diğer iletişim cihazlarında durum göstergeleri ve tuş takımı arka aydınlatması.
• Genel Gösterge Kullanımı:Güvenilir, kompakt mavi bir durum göstergesi gerektiren herhangi bir uygulama.

8.2 Tasarım Hususları

• Termal Yönetim:Güç düşük olsa da, PCB düzeni özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya maksimum akıma yakın sürüşlerde ısı dağılımını dikkate almalıdır. Düşürme eğrisini kullanın.
• Akım Sürücü Devresi:Her zaman sabit bir akım kaynağı veya seri dirençli bir gerilim kaynağı kullanın. Direnç değerini, gruptan alınan maksimum V_Fve istenen I_Fkullanarak hesaplayın, böylece akımın mutlak maksimum değeri asla aşmamasını sağlayın.
• Optik Tasarım:120° görüş açısı geniş bir kapsama alanı sağlar. Daha odaklanmış ışık için harici lensler veya ışık kılavuzları gerekli olabilir.
• ESD Koruması:Giriş hatlarında ESD koruması uygulayın ve cihaz 150V HBM için derecelendirildiğinden, montaj alanlarının ESD-güvenli olduğundan emin olun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

48-213 SMD LED, sınıfında birkaç önemli avantaj sunar:

Boyut Avantajı:2.25 x 1.45 mm'lik kapladığı alanı, geleneksel 3mm veya 5mm bacaklı LED'lerden önemli ölçüde daha küçüktür, ultra kompakt tasarımlar sağlar.

Süreç Uyumluluğu:Standart SMT reflow süreçleri (IR ve buhar fazı) ile tam uyumluluk, delikli LED'lerin manuel veya dalga lehimleme gerektirmesinin aksine, yüksek hacimli, düşük maliyetli otomatik montaja olanak tanır.

Performans Tutarlılığı:Dalga boyu, şiddet ve gerilim için ayrıntılı gruplandırma sistemi, tasarımcıların bir üründeki tüm birimlerde görsel tutarlılığı sağlayan parçaları seçmelerine olanak tanır, bu arka aydınlatma ve çoklu LED dizileri için kritiktir.

Sağlamlık:SMD paketi, uygun şekilde lehimlendiğinde, bacaklı parçalara kıyasla mükemmel mekanik stabilite ve titreşim direnci sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Neden bir akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir?

C1: İleri gerilim (V_F) bir toleransa ve negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir. Besleme gerilimindeki hafif bir artış veya ısınma nedeniyle V_F'deki bir düşüş, büyük, kontrolsüz bir akım artışına (termal kaçak) neden olabilir, bu da anlık arızaya yol açar. Direnç akımı stabilize eder.

S2: Bu LED'i sürekli olarak 25mA'de sürebilir miyim?

C2: Evet, ancak yalnızca ortam sıcaklığı (T_a) 25°C veya altındaysa. İleri Akım Düşürme Eğrisi'ne (Bölüm 4.4) bakın. Daha yüksek ortam sıcaklıklarında, jonksiyon sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için izin verilen maksimum sürekli akım azaltılmalıdır.

S3: Grup kodları (örn., ZM2P1QY) ne anlama geliyor?

C3: Bu bir bileşik koddur. 'Z' veya 'Y' baskın dalga boyu grubunu gösterir. 'M2', 'P1' vb. ışık şiddeti grubunu gösterir. 'Q29' ila 'Q33' ileri gerilim grubunu gösterir. Belirli bir grup kombinasyonu seçmek, öngörülebilir renk, parlaklık ve elektriksel davranış sağlar.

S4: "Tepe" ve "Baskın" dalga boyunu nasıl yorumlamalıyım?

C4: Tepe Dalga Boyu (λ_p), yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur (tipik 468nm). Baskın Dalga Boyu (λ_d), LED'in algılanan rengiyle eşleşen tek renkli ışığın dalga boyudur (465-475nm). λ_d renk belirtimi için daha alakalıdır.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Taşınabilir bir tıbbi cihaz için çoklu LED'li durum paneli tasarımı.

Gereksinimler:10 membran anahtar için tekdüze mavi arka aydınlatma, ultra düşük profil, -10°C ila +60°C arasında güvenilir çalışma, regüle edilmiş 5V hattından besleme.

Tasarım Adımları:

1. LED Seçimi:Küçük boyutu, geniş görüş açısı (eşit arka aydınlatma için) ve SMD uyumluluğu nedeniyle 48-213 seçilir.

2. Grup Seçimi:Tekdüze renk ve parlaklık sağlamak için tüm sipariş için tek bir grup belirtilir (örn., Y-P1-Q31).

3. Akım Ayarı:Parlaklık ve ömür dengesi hedeflenerek, I_F 10mA olarak ayarlanır. Düşürme eğrisinden, 10mA ~85°C'ye kadar güvenlidir, bu 60°C gereksiniminin çok üzerindedir.

4. Direnç Hesaplaması:Q31 grubundan en kötü durum (Maks) V_F ve besleme gerilimi (5V) kullanılarak: R = (5V - 3.0V) / 0.01A = 200 Ω. Standart 200 Ω, 1/10W direnç seçilir.

5. PCB Düzeni:Önerilen ped düzeni bir başlangıç noktası olarak kullanılır. Elektriksel bağlantıyı korurken lehimlemeye yardımcı olmak için katot pedine küçük bir termal rahatlama eklenir. LED'ler, bir ışık kılavuzu aracılığıyla eşit ışık dağılımına izin verecek şekilde aralıklı yerleştirilir.

6. Montaj:Makara, pick-and-place makinelerine yüklenir. Belirtilen kurşunsuz reflow profili fırına programlanır. Reflow'dan sonra, karta lehimleme sonrası stres uygulanmaz.

12. Teknik Prensip Tanıtımı

48-213 LED, İndiyum Galyum Nitrür (InGaN) malzemelerinden üretilmiş bir yarı iletken diyot yapısına dayanır. Diyotun diz gerilimini (yaklaşık 2.7-3.2V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesine enjekte edilir. Yeniden birleşmeleri, enerjiyi foton (ışık) şeklinde serbest bırakır. InGaN alaşımının özel bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna karşılık gelir—bu durumda, 468nm civarında mavi ışık. Su berraklığındaki reçine kapsül, yarı iletken çipi korur ve birincil lens görevi görerek ilk ışınım desenini şekillendirir. SMD paketi, mekanik koruma, metalize pedler aracılığıyla elektriksel bağlantılar ve çipten PCB'ye ısı dağılımı için bir yol sağlar.

13. Endüstri Trendleri ve Bağlam

48-213, SMD LED'lerin evriminde olgun bir ürünü temsil eder. Genel endüstri trendi şu yönde ilerlemeye devam etmektedir:

Artırılmış Verimlilik:Yeni çip tasarımları ve malzemeler (gelişmiş InGaN yapıları gibi) daha yüksek ışık verimliliği (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı) sunar, bu da daha parlak ekranlar veya daha düşük güç tüketimi sağlar.

Minyatürleştirme:Giyilebilir teknoloji ve ultra ince ekranlar gibi alan kısıtlı uygulamalar için daha da küçük paket boyutları (örn., 1.0x0.5mm) yaygın hale gelmektedir.

Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı:Daha sıkı gruplandırma toleransları ve daha yüksek Renksel Geriverim İndeksi (CRI) ile fosfor dönüştürmeli beyaz LED'lerin kullanımı, ekran arka aydınlatması için standarttır, ancak bu parça tek renkli mavi bir cihaz olarak kalır.

Entegre Çözümler:LED sürücü IC'si, akım sınırlayıcı dirençler ve bazen kontrol mantığının tek bir modüle veya pakete entegrasyonu, son kullanıcılar için tasarımı basitleştiren büyüyen bir trenddir. 48-213, maksimum tasarım esnekliği sunan temel bir ayrık bileşen olarak kalır.